高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)是一种将超声波聚焦到病变组织内,使焦点处靶组织产生局部高温而发生凝固性坏死,但对周围组织无损伤,从而达到原位“切除”病变组织的目的,已用于多种实体肿瘤和非肿瘤疾病的治疗。但应用HIFU治疗肿瘤时发现,位于深部或体积大的肿瘤,HIFU治疗的时间明显延长,治疗效率不够理想。国内外通过各种方式对提高HIFU治疗效率进行了研究,其中开发新型换能器是一种行之有效的方法。传统的HIFU换能器工作在单一频率模式下,有研究表明谐波叠加和差频相干这两种方式,在损伤组织效率中均有良好效果,都值得进一步研究。考虑到差频相干模式具有基频和差频均可较灵活选择的优点,本文通过瑞利积分与瑞利积分的线性叠加算法,以凹球面双频聚焦超声换能器为例,对声场进行了物理声学分析,探讨了换能器分割面积、频差、衰减与非线性对双频聚焦超声声场的影响。结果表明选择适当的频差与分割面积可以有效地增大组织损伤焦斑,在时间-空间特性上,由于声波的干涉所致,瞬态焦域呈“糖葫芦”状,并随时间此消彼长地移动变化,但从时间统计来看,其声场是空间分布均匀的,并且声焦域内声压分布较单频均匀;随着组织衰减和声场非线性的增强,声焦域从椭球型变为“头大尾细”的蝌蚪型;与单频相比较,双频聚焦超声焦域内声压分布更加均匀,这将在聚焦超声治疗中防止焦域中心温度过高而引起组织碳化。从焦域形态来看,双频聚焦超声较单频声焦域增大,且主要表现在长轴上,这将有利于提高治疗效率,但同时也有可能引起长短轴之比增大所引起的安全性影响。在实验上,通过激光声场检测与对离体组织损伤的初步实验进行了验证。